6
PERCOBAAN IV
KESETIMBANGAN KIMIA
TUJUAN
Mempelajari reaksi kesetimbangan
Menghitung konsentrasi-konsentrasi senyawa yang terdapat dalam reaksi setimbang
Menghitung harga tetapan kesetimbangan
DASAR TEORI
Kesetimbangan kimia adalah proses dinamis ketika reaksi kedepan dan reaksi balik terjadi pada laju yang sama tetapi pada arah yang berlawanan. Konsentrasi pada setiap zat tinggal tetap pada suhu konstan. Banyak reaksi kimia tidak sampai berakhir dan mencapai satu titik ketika konsentrasi zat-zat bereaksi dan produk tidak lagi berubah dengan berubahnya waktu. Molekul-molekul tetap berubah dari pereaksi menjadi produk dan dari produk berubah menjadi pereaksi, tetapi tanpa perubahan konsentrasinya (Stephen, 2002).
Salah satu fakta yang paling penting tentang reaksi kimia adalah bahwa semua reaksi kimia reversibel (dapat balik). Bilamana suatu reaksi kimia dimulai, hasil-hasil reaksi mulai menimbun dan seterusnya akan bereaksi satu sama lain memulai suatu reaksi yang kebalikannya. Setelah beberapa lama tercapailah kesetimbangan dinamis, yakni jumlah molekul (atau ion) dari setiap zat yang terurai sama banyaknya dengan jumlah yang terbentuk dalam satu satuan waktu.
Kondisi kesetimbangan kimia dapat diturunkan dari hukum aksi massa. Hukum ini mula-mula dinyatakan oleh Guldberg dan Waage pada tahun 1867 dalam bentuk berikut: "kecepatan suatu reaksi kimia pada suhu konstan adalah sebanding dengan hasil kali konsentrasi zat-zat yang bereaksi".
A + B C + D
Kecepatan dengan mana A dan B bereaksi adalah sebanding dengan konsentrasinya, atau :
v1 = k1 x [A] x [B]
Dimana k1 adalah tetapan yang disebut tetapan laju dan kurung siku menunjukan konsentrasi molar zat yang ada di dalam kurung. Sama halnya kecepatan dengan mana proses kebalikannya berlangsung dinyatakan oleh :
v2 = k2 x [C] x [D]
Pada keadaan setimbang, kecepatan reaksi yang balik dan yang maju adalah sama ( kesetimbangan ini adalah dinamis, dan bukan kesetimbangan statis), karena itu :
v1 = v2 atau k1 x [A] x [B] = k2 x [C] x [D]
Dengan mengubah persamaan diperoleh :
C × DA × B= k1k2=K
Nilai K adalah tetapan kesetimbangan dari reaksi (Svehla, 1985).
Sistem kesetimbangan dibagi menjadi dua kelompok yaitu sistem kesetimbangan homogen dan sistem kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen merupakan kesetimbangan yang anggota sistemnya mempunyai kesamaan fase. Sedangkan kesetimbangan heterogen merupakan suatu kesetimbangan yang anggota sistemnya mempunyai lebih dari satu fase, sehingga sistem yang terbentuk pun mempunyai lebih dari satu macam fase (Keenan, 1991).
Dalam kesetimbangan, tanda panah rangkap ( ) mempertegas sifat dinamis dari kesetimbangan fase. Gambaran dinamis yang sama digunakan untuk kesetimbangan kimia, dimana ikatan-ikatan akan terputus atau terbentuk seiring dengan maju mundurnya atom-atom di antara molekul-molekul reaktan dan produk. Jika konsentrasi awal reaktan besar, tumbukan antara molekul-molekulnya akan membentuk molekul-molekul produk. Sesudah konsentrasi produk cukup banyak, reaksi kebalikannya (pembentukan reaktan dari produk) mulai berlangsung. Saat mendekati keadaan kesetimbangan, reaksi maju dan balik akan sama dan praktis tidak terjadi lagi perubahan konsentrasi dari reaktan atau produk (Oxtoby, 2001).
ALAT DAN BAHAN
A. Alat yang digunakan
1. Tabung reaksi 5 buah
2. Rak tabung reaksi 1 buah
3. Pipet gondok 5ml 1 buah
4. Pipet gondok 10ml 1 buah
5. Bulp 2 buah
6. Gelas ukur 25ml 1 buah
7. Gelas beaker 50ml 4 buah
B. Bahan yang digunakan
1. Larutan KSCN 0,002M
2. Larutan Fe(NO3)3 0,002M
3. Aquades
CARA KERJA
Disiapkan 5 tabung reaksi yang telah diberi nomor 1 sampai 5
Dipipet 5ml KSCN 0,002M ke dalam masing-masing tabung reaksi
Ditambahkan 5ml Fe(NO3)3 0,002M pada tabung reaksi 1 (sebagai larutan standar atau pembanding)
Dipipet 10ml Fe(NO3)3 ke dalam gelas beaker, lalu diencerkan dengan aquadest sampai volume 25ml
Dipipet 5ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 4, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi 2
Dipipet 10ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 4, lalu diencerkan dengan aquadest sampai volume 25ml
Dipipet 5ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 6, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi 3
Dipipet 10ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 6, lalu diencerkan dengan aquadest sampai volume 25ml
Dipipet 5ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 8, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi 4
Dipipet 10ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 8, lalu diencerkan dengan aquadest sampai volume 25ml
Dipipet 5ml larutan Fe(NO3)3 pada langkah 10, kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi 5
12. Bandingkan warna larutan dari tabung reaksi nomor 2, 3, 4, dan 5 dengan tabung reaksi nomor 1, kemudian hitung konsentrasi Fe(SCN)2+
DATA PERCOBAAN
Tabel IV.I Konsentrasi Pengenceran Fe(NO3)3
No. Tabung
Konsentrasi (M)
I
2 x 10-3
II
8 x 10-4
III
32 x 10-5
IV
1,28 x 10-4
V
5,12 x 10-5
Tabel IV.II Konsentrasi Fe(SCN)2+
No. Tabung
Konsentrasi (M)
I
1 x 10-5
II
4 x 10-6
III
1,6 x 10-6
IV
6,4 x 10-7
V
2,56 x 10-7
PERHITUNGAN
Konsentrasi pengenceran Fe(NO3)3
Tabung II
M1V1=M2V2
0,002M 10ml=M2 25ml
M2=8×10-4
Tabung III
M2V2=M3V3
0,0008M 10ml =M3 25ml
M2=32×10-5
Tabung IV
M3V3=M4V4
0,00032M 10ml=M4 25ml
M4=1,28×10-4
Tabung V
M4V4=M5V5
0,000128M 10ml =M5 25ml
M5=5,12×10-5
konsentrasi Fe(SCN)2+
1. Tabung I
a :mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
b :mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
FeSCN2+=a bv
=0,01 0,0110ml
=1×10-5M
2. Tabung II
a :mmol FeNO33=0,0008M 5ml=0,004mmol
b :mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
FeSCN2+=a bv
=0,004 0,0110ml
=4×10-6M
3. Tabung III
a :mmol FeNO33=0,00032M 5ml=0,0016mmol
b :mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
FeSCN2+=a bv
=0,0016 0,0110ml
=1,6×10-6M
4. Tabung IV
a :mmol FeNO33=1,28×10-4M 5ml=64×10-5mmol
b :mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
FeSCN2+=a bv
=64×10-5 0,0110ml
=6,4×10-7M
Tabung V
a :mmol FeNO33=512×10-5M 5ml=256×10-6mmol
b :mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
FeSCN2+=a bv
=256×10-6 0,0110ml
=2,56×10-7M
Harga K (tetapan kesetimbangan) dari konsentrasi FeSCN2+
1. mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol FeSCN2+=1×10-5M 10ml=0,0001mmol
Fe3+ + KSCN FeSCN2+ + K+
M 0,01 0,01
B 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001
S 0,0099 0,0099 0,0001 0,0001
K=FeSCN2+K+Fe3+KSCN
=1×10-41×10-49,9×10-39,9×10-3
=1×10-89,8×10-5
=1×10-4
2. mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol FeSCN2+=4×10-6M 10ml=4×10-5mmol
Fe3+ + KSCN FeSCN2+ + K+
M 0,01 0,01
B 0,00004 0,00004 0,00004 0,00004
S 0,0099 0,0099 0,00004 0,00004
K=FeSCN2+K+Fe3+KSCN
=4×10-54×10-59,9×10-39,9×10-3
=1,6×10-99,8×10-5
=1,6×10-5
3. mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol FeSCN2+=1,6×10-6M 10ml=1,6×10-5mmol
Fe3+ + KSCN FeSCN2+ + K+
M 0,01 0,01
B 1,6×10-5 1,6×10-5 1,6×10-5 1,6×10-5
S 9,9×10-3 9,9×10-3 1,6×10-5 1,6×10-5
K=FeSCN2+K+Fe3+KSCN
=1,6×10-51,6×10-59,9×10-39,9×10-3
=2,56×10-109,8×10-5
=2,6×10-6
4. mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol FeSCN2+=6,4×10-7M 10ml=6,4×10-6mmol
Fe3+ + KSCN FeSCN2+ + K+
M 0,01 0,01
B 6,4×10-6 6,4×10-6 6,4×10-6 6,4×10-6
S 9,9×10-3 9,9×10-3 6,4×10-6 6,4×10-6
K=FeSCN2+K+Fe3+KSCN
=6,4×10-66,4×10-69,9×10-39,9×10-3
=4,09×10-119,8×10-5
=4,1×10-7
5. mmol FeNO33=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol KSCN=0,002M 5ml=0,01mmol
mmol FeSCN2+=2,56×10-7M 10ml=2,56×10-6mmol
Fe3+ + KSCN FeSCN2+ + K+
M 0,01 0,01
B 2,56×10-6 2,56×10-6 2,56×10-6 2,56×10-6
S 9,9×10-3 9,9×10-3 2,56×10-6 2,56×10-6
K=FeSCN2+K+Fe3+KSCN
=2,56×10-62,56×10-69,9×10-39,9×10-3
=6,5×10-129,8×10-5
=6,6×10-8
PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini, praktikan mempelajari tentang kesetimbangan kimia. Dimana kesetimbangan kimia merupakan kesetimbangan yang dinamis antara jumlah molekul reaktan dengan jumlah produk yang terbentuk sama banyaknya. Dalam kesetimbangan, reaksi yang terbentuk adalah reaksi reversibel atau reaksi bolak balik, dimana zat yang terbentuk akan menghasilkan kembali zat semula.
Percobaan yang dilakukan ialah mempelajari kesetimbangan besi(III) tiosianat. Pada tabung pertama dijadikan sebagai larutan standar yang berisi campuran antara larutan KSCN 0,002M dengan larutan Fe(NO3)3 0,002M. Sedangkan pada tabung 2, 3, 4, dan 5 berisi campuran antara larutan KSCN 0,002M dengan Fe(NO3)3 yang telah diencerkan sehingga konsentrasi pada tabung kedua adalah 8 x 10-8M, tabung ketiga 32 x 10-5M, tabung keempat 128 x 10-6M, dan pada tabung kelima 512 x 10-8M. Dengan penambahan konsentrasi yang berbeda ini terjadi pemudaran warna akibat penambahan konsentrasi yang semakin encer.
Tabung pertama yang ditambahkan Fe(NO3)3 memiliki warna kuning orange yang sedikit pekat sebagai larutan standar. Sedangkan tabung kedua yang telah mengalami pengenceran mempunyai warna kuning orange yang kurang pekat. Pada tabung ketiga yang telah mengalami pengenceran lagi memiliki warna kuning yang mulai menjadi bening, tabung keempat yang juga mengalami pengenceran menunjukkan warna kuning yang mulai menjadi bening, dan tabung kelima yang telah mengalami pengenceran untuk kesekian kalinya berubah menjadi larutan yang bening. Inilah yang memperlihatkan konsentrasi yang semakin encer.
Hal-hal yang dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan yaitu perubahan konsentrasi, perubahan tekanan dan volume, perubahan suhu, dan katalis. Asaz yang mengemukakan Hukum Pergeseran Kesetimbangan disebut asaz Li Chatelier yang isinya: "jika terhadap kesetimbangan dilakukan suatu aksi, sistem kesetimbangan tersebut akan mengalami pergeseran yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut membentuk kesetimbangan baru". Berdasarkan asaz Li Chatelier, suatu reaksi kesetimbangan akan selalu berusaha mempertahankan kesetimbangannya.
Dalam percobaan kali ini, larutan besi(III) klorida dicampur dengan larutan kalium tiosianat. Terjadilah reaksi antara ion besi(III) dengan ion tiosianat yang menghasilkan warna larutan menjadi kuning orange. Reaksi ini dapat balik karena pencampuran antara Fe3+ dengan SCN- akan membebtuk senyawa Fe(SCN)2+ dan tercapai kesetimbangan kimia.
Fe3+aq + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)
Pada percobaan ini intensitas warna antara larutan yang satu dengan yang lainnya menunjukkan warna yang berbeda-beda dan menunjukkan konsentrasi yang berbeda pula. Hal ini disebabkan karena pengenceran yang dilakukan pada setiap volume larutan. Senyawa Fe(SCN)2+ yang semula berwarna kuning orange konsentrasinya akan berkurang ketika ditambakan ion Fe3+ dengan konsentrasi yang rendah. Jika konsentrasi dalam suatu larutan ditambah maka kesetimbangan kimia bergeser dari arah yang konsentrasinya ditambah. Sebaliknya jika konsentrasi suatu larutan dikurangi maka kesetimbangan kimia bergeser dari arah yang konsentrasinya dikurangi.
KESIMPULAN
Kesetimbangan kimia menjelaskan keadaan dimana laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar, serta konsentrasi reaktan dan produk tetap tidak berubah seiring berjalannya waktu. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia, seperti perubahan konsentrasi, perubahan tekanan dan volume, perubahan suhu, dan katalis
Pada percobaan yang telah dilakukan, didapatkan konsentrasi-konsentrasi senyawa Fe(SCN)2+ yaitu :
Tabung reaksi I = 1×10-5M
Tabung reaksi II = 4×10-6M
Tabung reaksi III = 1,6×10-6M
Tabung reaksi IV = 6,4×10-7M
Tabung reaksi V = 2,56×10-7M
3. Pada percobaan yang telah dilakukan, didapatkan harga tetapan kesetimbangan yaitu :
K = 1×10-4
K = 1,6×10-5
K = 2,6×10-6
K = 4,1×10-7
K = 6,6×10-8
DAFTAR PUSTAKA
Bresnick, Stephen. 2002. Intisari Kimia Umum. Jakarta : Erlangga.
Keenan, C.W. Dkk. 1991. Ilmu Kimia Untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.
Oxtoby, David W. Dkk. 2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Svehla, G. 1985. Vogel : Buku Teks Analisis Anorganik Kulitatif Makro dan Semimakro. Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka.
